Bistabilità è un termine per qualsiasi sistema dinamico con due equilibri. Cioè un sistema che può essere in quiete in due, e soltanto, due posizioni differenti perché queste sono dominanti sui loro immediati vicini. Un sistema bistabile sarà in uno dei suoi equilibri stabili la maggior parte, anche se non necessariamente tutti, del tempo.
Un modello bidimensionale dello spazio degli stati può definire con precisione la bistabilità. Una funzione bistabile ha esattamente due ottimi, verso i quali per definizione è probabile che il sistema si sposti. In un grafico, questo sembra due depressioni con un picco tra di loro, supponendo che il sistema tenda verso posizioni “inferiori” sulla variabile dell’asse y. Queste depressioni non hanno necessariamente lo stesso valore; uno può essere più profondo dell’altro. Affinché il sistema mostri bistabilità, le depressioni devono essere solo sufficientemente separate in modo che il sistema non scivoli tipicamente dall’ottimo minore al maggiore.
Un esempio fisico relativamente semplice di bistabilità è un interruttore della luce. Se l’interruttore è acceso, rimane acceso; se è spento, rimane spento. Le posizioni intermedie sono temporanee e tendono a questi due ottimi. Altri equilibri sono rari o inesistenti.
In elettronica, la bistabilità descrive un tipo specifico di circuito chiamato flip-flop. Un flip-flop è costruito allo scopo di mantenere una delle due posizioni. Questi circuiti cambiano il loro valore solo in base a un input prevedibile. La semplicità di questo sistema gli consente di fungere da elemento costitutivo per apparati molto più complicati, inclusi i computer.
La bistabilità può applicarsi anche a sistemi direttamente più complicati che non si conformano precisamente a questo modello. Altre variabili possono avere effetti sullo stato del sistema e un grado di caos sufficientemente elevato può mantenere il sistema fuori equilibrio. Modellare questi sistemi come bistabili può ancora essere utile.
La differenza tra il sonno e la veglia in un organismo, ad esempio, può essere intesa come bistabile. Sveglio e addormentato sono i due ottimi; le condizioni intermedie tendono verso queste posizioni. L’attività fisica correlata a questi due stati è estremamente complicata e ci sono molti modi diversi per essere svegli, addormentati e da qualche parte nel mezzo. Tuttavia, il sistema ha tendenze bistabili. Una volta che un organismo inizia a svegliarsi, questo processo di solito innesca una vasta serie di segnali secondari che lo aiutano a mantenere lo stato di veglia. Gli esseri umani hanno trovato una varietà di modi per complicare questa bistabilità con i farmaci e l’illuminazione interna, ma la bistabilità rimane potente anche per loro.